需要注意的是，鋼材的脆性破壞，由于在加載后無明顯變形，破壞前無預(yù)兆，這種破壞是鋼材內(nèi)部實(shí)質(zhì)性的，這種事件在窯筒體不是太薄的情況下即能發(fā)生，不易提前發(fā)現(xiàn)，因此脆性破壞危險(xiǎn)性很大。

眼下，各公司的年底整修臨近，希望各公司認(rèn)真檢查一下自己的窯筒體受到有害成分的腐蝕情況。特別對(duì)原燃材料氯和鉀都高的公司，要注意一下窯筒體材質(zhì)的脆性變化，必要時(shí)可請專業(yè)廠家進(jìn)行微創(chuàng)性抽芯取樣檢驗(yàn)。

1、兩起深刻的教訓(xùn)

這里有一張非常慘烈的照片，如圖1所示。時(shí)間：“最近幾年”，地點(diǎn)：“中原大地”，公司：“是誰并不重要”。

從圖1上看，窯筒體不是韌性被撕裂的，而是脆性被碎裂的；這個(gè)窯筒體不像是鋼質(zhì)的，而像是陶質(zhì)的。

以前，筆者孤陋寡聞，沒有見過，也沒有聽說過；以后，筆者也不想再看到或聽到了，但愿這是一個(gè)“空前絕后”的案例；現(xiàn)在，把它收藏起來，讓我們大家共同接受這個(gè)深刻的教訓(xùn)。

遺憾的是，由于種種原因，這起事故無法做詳細(xì)的分析。但可以肯定的是，窯筒體是鋼質(zhì)的，絕不是陶質(zhì)的，而且是國內(nèi)非常正規(guī)的、在水泥行業(yè)有大量業(yè)績的、某國有大型企業(yè)生產(chǎn)的。

圖1  某甲公司在升溫過程中的惡性事故

從碎裂的表象看，很可能是氯鹽在鋼材中滲透的結(jié)果。有無據(jù)可查的說法是，該公司在近年為了降低成本，曾大量采用過工業(yè)廢渣配料，難保沒有有害成分，包括氯鹽和鉀鈉。

這起事故發(fā)生在檢修后、開窯前的升溫過程中，已經(jīng)非常脆弱的窯筒體可能是事故的內(nèi)因，而過急的升溫則是導(dǎo)致事故的外因，不當(dāng)?shù)纳郎剡^程充當(dāng)了“壓垮駱駝的最后一根稻草”。

有關(guān)研究表明，氯離子對(duì)鋼材不但有“氧化反應(yīng)”和“電化反應(yīng)”的危害，而且可以在碳鋼中滲透，并吸收鉀離子生成KCl，形成KCl多孔片層。

無獨(dú)有偶，正當(dāng)大家對(duì)上一個(gè)甲公司的管理竊竊私語的時(shí)候，就在附近的另一個(gè)乙公司，窯筒體也發(fā)生了碎裂，如圖2所示。只是該國有公司的管理相對(duì)規(guī)范，事故沒有那么慘烈而已。

該公司先用拉板把開裂的筒體拉起來，但最后還是更換了這一節(jié)窯筒體。什么原因，“說不清楚”，但也從銹蝕層（見圖3）中檢測出了“較高的”氯離子，該公司也是快速升溫投料的積極倡導(dǎo)者。

圖2  某乙公司5000t/d窯換下的窯筒體

圖3  某乙公司5000t/d窯筒體的銹蝕層

滲透在碳鋼中的KCl就相當(dāng)于人肌體內(nèi)的癌細(xì)胞，就會(huì)大幅度的降低鋼材質(zhì)量，變得很脆，很易碎裂。

圖4是由奧地利奧鎂耐火材料公司的《窯筒體銹蝕》資料整編而成，能夠看到鋼板被氯離子腐蝕后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅供參考。

圖4  由奧鎂公司《窯筒體銹蝕》資料整編的參考圖

2 、但愿第三次真能“絕后”

吾非圣人，人微言輕，美好的愿望總是落空。筆者希望甲公司的窯筒體碎裂事件能夠“空前絕后”，但一年以后不幸又出了個(gè)丙公司。某年某日，一則消息在網(wǎng)上傳開：

“X日，泉興中聯(lián)水泥1#窯發(fā)出一聲響，工作人員趕赴現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)，水泥窯窯體發(fā)生爆裂。據(jù)水泥人網(wǎng)了解，該事件發(fā)生的前兩日，泉興中聯(lián)水泥就已經(jīng)采取了停窯措施，水泥窯爆裂時(shí)，該生產(chǎn)線并沒有在運(yùn)轉(zhuǎn)。” 泉興中聯(lián)水泥1#窯窯筒體碎裂的現(xiàn)場如圖5所示。

圖5 泉興中聯(lián)水泥1#窯窯筒體碎裂現(xiàn)場

報(bào)道說“該事件發(fā)生的前兩日，泉興中聯(lián)水泥就已經(jīng)采取了停窯措施”。但不知他們發(fā)現(xiàn)了什么能夠提前兩天停窯，也不知他們采取了什么有效措施減輕了事件的危害。

報(bào)道說“據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，一般造成窯體爆裂的原因有多方面，例如筒體氧化腐蝕、原燃材料有害成分高、筒體扭矩力過大、材質(zhì)問題等”。希望該公司能夠?qū)嵤虑笫堑恼J(rèn)真分析，找出真正的原因，制定切實(shí)可行的措施，讓整個(gè)水泥行業(yè)汲取教訓(xùn)，不再有類似的事件發(fā)生。

從甲公司和丙公司的事故情況來看，兩次事件都發(fā)生在停窯以后，都處于非運(yùn)行狀態(tài)，所不同的是一個(gè)在升溫過程中、另一個(gè)在冷卻過程中。共同點(diǎn)：一是都處于停窯狀態(tài)，窯筒體的溫度比生產(chǎn)中低得較多，其工況韌性降低、脆性增大；二是都受到熱脹或冷縮的影響，幾十米長、幾百噸重的窯筒體在熱脹冷縮中將產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，這個(gè)內(nèi)應(yīng)力的破壞作用不可小視。

在窯筒體材質(zhì)正常情況下，內(nèi)應(yīng)力的破壞應(yīng)該先從筒體的薄弱處撕開，破壞表象應(yīng)該相對(duì)整裝、規(guī)則；而現(xiàn)場情況卻是不規(guī)則的碎裂，碎裂斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀，這符合脆性破壞的性狀。

引起鋼材脆性破壞的因素有：化學(xué)成分、冶金缺陷（偏析、非金屬夾雜、裂紋、起層）、溫度（熱脆、低溫冷脆）、冷作硬化、時(shí)效硬化、應(yīng)力集中、同號(hào)三向主應(yīng)力狀態(tài)。

但對(duì)一條已經(jīng)運(yùn)行了10年、開停了無數(shù)次的窯來講，幾乎可以排除所有投產(chǎn)前的因素為主要原因，很有可能是材質(zhì)在使用中出了問題，窯筒體的沖擊韌性降低了、脆性增大了。兩臺(tái)窯都是正規(guī)大型機(jī)械企業(yè)的產(chǎn)品，材質(zhì)再差也不至于如此，材質(zhì)在使用中變差的可能性較大。

那么，是什么導(dǎo)致了窯筒體的材質(zhì)變差呢？具體原因一時(shí)還難以說清，但這符合“奧鎂公司《窯筒體銹蝕》資料”的一種結(jié)果：滲透在碳鋼中的KCl，會(huì)導(dǎo)致碳鋼在結(jié)構(gòu)上形成多孔層片，大幅度的降低鋼材質(zhì)量，變得很脆，很易碎裂。參見圖4。

作者：賈華平

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